Несколько дней назад г-н Чэнь Цзыин, директор по маркетингу подразделения Infineon Industrial Power Control, Большой Китай, и г-н Ченг Вентао, подразделение Infineon Technology Power and Sensing, директор по маркетингу приложений в Большом Китае, обсудили ценность полупроводников третьего поколения. технологии и промышленное развитие в интервью СМИ. Углубленная интерпретация технологий и технологических тенденций.
В постмаровскую эпоху, с одной стороны, человеческое общество стремится к повышению качества жизни с помощью таких технологий, как Интернет всего, искусственный интеллект, большие данные, умные города и интеллектуальный транспорт, а также темпы развития. ускоряется. С другой стороны, улучшение глобальных климатических условий за счет низкоуглеродного образа жизни все чаще становится всеобщим консенсусом.
В настоящее время около трети мирового спроса на энергию приходится на электроэнергию. Растущий спрос на энергию, постепенное истощение ресурсов ископаемого топлива и изменение климата требуют от нас поиска более разумных и эффективных способов производства, передачи и распределения энергии. , Хранение и использование.
Во всей цепочке преобразования энергии потенциал энергосбережения полупроводниковых технологий третьего поколения может внести большой вклад в достижение долгосрочных глобальных целей энергосбережения. Кроме того, продукты и решения с широкой запрещенной зоной способствуют повышению эффективности, увеличению плотности, уменьшению размеров, уменьшению веса и сокращению общих затрат. Следовательно, они будут широко использоваться на транспорте, в центрах обработки данных, умных зданиях, бытовой технике, личных электронных устройствах и т. Д. Содействовать повышению энергоэффективности в сценариях приложений.
Например, в применении в силовых электронных системах ожидается появление высокоскоростных силовых устройств, выдерживающих напряжения выше 1200 В. Такие устройства сегодня не являются SiC MOSFET. Кремниевый МОП-транзистор в основном используется в области низкой и средней мощности ниже 650 В.
Помимо высокой скорости, карбид кремния также обладает характеристиками высокой теплопроводности, высокой напряженности поля пробоя, высокой скорости дрейфа насыщенных электронов и т. Д. И особенно подходит для приложений, требующих высокой температуры, высокой мощности, высокого давления, высокой частоты. и суровые условия, такие как радиационная стойкость. .
Плотность мощности - еще один важный аспект технологической ценности устройства. Площадь кристалла SiC MOSFET намного меньше, чем у IGBT. Например, размер SiC MOSFET 100 А / 1200 В составляет примерно одну пятую от суммы IGBT и свободно вращающегося диода. Следовательно, в приложениях с высокой плотностью мощности и высокоскоростными двигателями ценность SiC MOSFET может быть хорошо отражена, включая SiC MOSFET на 650 В.
С точки зрения сопротивления высокому напряжению, высоковольтные высокоскоростные устройства из SiC с напряжением выше 1200 В могут улучшить производительность системы и удельную мощность системы за счет увеличения частоты переключения системы. Вот два примера:
· Для блока питания зарядного устройства постоянного тока электромобилей, если используется Si MOSFET, двухступенчатые LLC должны быть подключены последовательно, и схема усложняется. При использовании SiC MOSFET может быть реализован одноступенчатый LLC, что значительно увеличивает единичную мощность блока питания зарядной батареи.
· Для обратного источника питания в трехфазной системе SiC MOSFET 1700 В также является идеальным решением. По сравнению с кремниевым MOSFET 1500 В потери могут быть уменьшены на 50%, а эффективность может быть увеличена на 2,5%.
С точки зрения надежности и гарантии качества устройства SiC бывают двух типов: планарные затворы и затворы траншеи. SiC MOSFET с канальным затвором от Infineon может полностью избежать проблемы надежности оксида затвора, связанной с плоским затвором, а плотность мощности также выше.
Именно благодаря этим превосходным свойствам SiC MOSFET он находит соответствующее применение в фотоэлектрических инверторах, ИБП, ESS, зарядке электромобилей, топливных элементах, моторных приводах и электромобилях.
Однако станет ли карбид кремния идеальным решением для всех областей применения?
Как мы все знаем, технология IGBT, представитель силовых полупроводников на основе кремния, столкнулась с некоторыми трудностями в дальнейшем улучшении характеристик. Потери переключения и уменьшение падения напряжения насыщения проводимости взаимно ограничены, а пространство для снижения потерь и повышения эффективности становится все меньше и меньше, поэтому промышленность начала надеяться, что SiC может стать прорывной технологией. Однако эта точка зрения не является исчерпывающей. Во-первых, прогрессирует технология кремниевых IGBT, представленная Infineon. TRENCHSTOP ™ 5 и IGBT7, использующие технологию микротранш, являются новыми вехами. С развитием технологии упаковки производительность и удельная мощность IGBT-устройств возрастают. Выше. В то же время продукты, разработанные для различных приложений, могут быть специально оптимизированы для повышения производительности кремниевых устройств в системе, тем самым улучшая производительность системы и рентабельность. Следовательно, разработка полупроводников третьего поколения должна сопровождаться кремниевыми устройствами. В то же время, что и развитие технологий, существуют также соображения относительно факторов крупномасштабной коммерческой ценности для различных приложений. Ожидается, что вскоре устройства третьего поколения будут использоваться во всех приложениях. Заменить кремниевые устройства в сцене нереально.
